JP5846376B2 - 衛生洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明の態様は、一般的に、衛生洗浄装置に関し、具体的には洋式腰掛便器に腰掛けた使用者の人体局部を水で洗浄する衛生洗浄装置に関する。

例えば、洗浄水を女性局部に着水させてビデ洗浄を行う衛生洗浄装置であって、吐水孔から中空円錐状に拡散するように洗浄水を吐水し、女性局部の所定の範囲に万遍なく着水させる衛生洗浄装置がある（特許文献１）。特許文献１に記載された衛生洗浄装置では、圧力変調装置を用いて洗浄水に脈動を与えることにより、より大きな径を有する粒化水流を生成し、着水部における着水力をより高めることができる。特許文献１に記載された衛生洗浄装置では、より大きな径を有する粒化水流により個々の液滴の着水力を高めている一方で、おしり洗浄に求められる水量感を得るためには洗浄水量を上げる必要がある。洗浄水量を上げると、昨今の節水の観点においては改善の余地がある。

一方、おしり洗浄を行う人体洗浄装置であって、例えば洗浄水の流れに脈動を生じさせる装置を用いて大小の液滴を作り、洗浄力および洗浄感（水量感）を上げる人体洗浄装置がある（特許文献２）。しかし、特許文献２に記載された人体洗浄装置では、大小の水滴を形成する１つの手段として、洗浄水の流速差を利用している。そのため、使用者の体型や便座への着座位置などにより、洗浄水がノズルから吐水され人体局部に着水するまでの距離が最適な距離からずれると、最適な洗浄力および水量感を付与できない場合がある。

特開２０１１−７４６９７号公報 特開２００１−９０１５１号公報

本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、使用者の体型や着座位置にかかわらず、おしり洗浄に求められる洗浄力あるいは水量感を付与することができる衛生洗浄装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、ノズルの吐水孔から人体局部へ向けて洗浄水を吐水しておしり洗浄をする衛生洗浄装置であって、前記人体局部に着水する際に液滴径が互いに異なる第１の水流群と第２の水流群とを有する洗浄水を前記吐水孔から吐水させる吐水手段を備え、前記洗浄水は、前記吐水手段および前記吐水孔へ一定流量で供給され、前記第１の水流群および前記第２の水流群は、同一流速で前記吐水孔から吐水され交互に前記人体局部に着水することを特徴とする衛生洗浄装置である。

この衛生洗浄装置によれば、互いに液滴径の異なる第１の水流群および第２の水流群が交互に且つ同一速度で吐水される。そのため、使用者の体型や便座への着座位置にかかわらず、あるいは吐水孔と人体局部との間の距離にかかわらず、同一で且つ高い洗浄力および洗浄感（水量感）を実現することができる。また、洗浄水が吐水手段および吐水孔へ一定流量で供給されているにもかかわらず、着水力の異なる水流群が交互に吐水されるため、脈動発生手段などの特別な装置を用いなくとも、吐水に疑似的な脈動が生じることでより簡単な構造で快適なおしり洗浄を実現することができる。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記吐水手段は、前記吐水孔から洗浄水を中空円錐状に吐水させ、前記吐水孔から前記中空円錐状に吐水された洗浄水が前記人体局部に着水する前に、前記中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜を破砕することにより粒化された水流を生成し、前記中空円錐状に吐水された洗浄水の中空部分に前記粒化された水流を流し込む破砕手段と、前記吐水手段よりも下流側であって前記吐水孔よりも上流側に設けられ、前記吐水手段から中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜の厚さよりも前記吐水孔から前記中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜の厚さを厚くする液膜厚さ拡大手段と、をさらに備え、前記第１の水流群は、前記破砕手段により生成され、前記第２の水流群は、前記中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜が前記液膜厚さ拡大手段により成長する際に前記中空円錐状吐水から離散した洗浄水により生成され、前記第１の水流群の液滴径よりも小さい液滴径を有することを特徴とする衛生洗浄装置である。

この衛生洗浄装置によれば、液滴径が互いに異なる第１の水流群および第２の水流群が中空円錐状に吐水される。そのため、人体局部の広範囲で快適なおしり洗浄を実現することができる。また、中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜は、液膜厚さ拡大手段により成長する。そして、第１の水流群は、破砕手段により粒化され生成される。そのため、より大きな液滴径を有する水流群が形成される。これにより、より大きな液滴径を有する洗浄水を人体局部に着水させることができるため、快適な水量感を与えることができる。

また、第３の発明は、第２の発明において、前記第１の水流群が前記人体局部に着水する水量は、前記第２の水流群が前記人体局部に着水する水量よりも多いことを特徴とする衛生洗浄装置である。

この衛生洗浄装置によれば、第２の水流群の液滴径よりも大きい液滴径を有する第１の水流群の着水水量が第２の水流群の着水水量よりも多いため、おしり洗浄に求められる水量感を与えることができる。

また、第４の発明は、第２または第３の発明において、前記第１の水流群が前記人体局部に着水する範囲は、前記第２の水流群が前記人体局部に着水する範囲よりも広いことを特徴とする衛生洗浄装置である。

この衛生洗浄装置によれば、第２の水流群の液滴径よりも大きい液滴径を有する第１の水流群の着水範囲が第２の水流群の着水範囲よりも広いため、人体局部の広い範囲に水量感を感じさせることができる。これにより、おしり洗浄に求められる水量感をより与えることができる。

本発明の態様によれば、使用者の体型や着座位置にかかわらず、おしり洗浄に求められる洗浄力あるいは水量感を付与することができる衛生洗浄装置が提供される。

本発明の実施の形態にかかる衛生洗浄装置を備えたトイレ装置を表す斜視模式図である。 本実施形態にかかる衛生洗浄装置の要部構成を表す概念模式図である。 本実施形態のノズルから吐水された洗浄水の状態の概略を表す概念模式図である。 本実施形態のノズルの具体例を例示する断面模式図である。 本具体例のノズル本体を例示する平面模式図である。 第１の比較例のノズルを例示する断面模式図である。 第１の比較例のノズル本体を例示する平面模式図である。 第２の比較例のノズルを例示する断面模式図である。 本具体例、第１の比較例、および第２の比較例のノズルの各寸法をまとめた比較表である。 ノズルから吐水された洗浄水の状態の一例を例示する写真図である。 着水面に衝突する液滴の数の変動量の一例を例示するグラフ図である。 本実施形態のノズルから吐水された洗浄水の状態を表す写真図である。 本実施形態のノズルから吐水された洗浄水の状態を表す写真図である。 比較例のノズルから吐水された洗浄水の状態を表す写真図である。 比較例のノズルから吐水された洗浄水の状態を表す写真図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる衛生洗浄装置を備えたトイレ装置を表す斜視模式図である。

図１に表したトイレ装置は、洋式腰掛便器（以下説明の便宜上、単に「便器」と称する）８００と、その上に設けられた衛生洗浄装置１００と、を備える。衛生洗浄装置１００は、ケーシング４００と、便座２００と、便蓋３００と、を有する。便座２００と便蓋３００とは、ケーシング４００に対して開閉自在にそれぞれ軸支されている。但し、便蓋３００は、必ずしも設けられていなくともよい。

ケーシング４００の内部には、便座２００に座った使用者の人体局部の洗浄を実現する局部洗浄機能部などが内蔵されている。また、例えばケーシング４００には、使用者が便座２００に座ったことを検知する着座検知センサ４０４が設けられている。着座検知センサ４０４が便座２００に座った使用者を検知している場合において、使用者が例えば図示しないリモコンなどの操作部を操作すると、ノズル４１０を便器８００のボウル８０１内に進出させることができる。なお、図１に表した衛生洗浄装置１００では、ノズル４１０がボウル８０１内に進出した状態を表している。

ノズル４１０の先端部には、ひとつあるいは複数の吐水孔４１１が設けられている。そして、ノズル４１０は、その先端部に設けられた吐水孔４１１から水を噴射して、便座２００に座った使用者の人体局部を洗浄することができる。例えば、図１に表したノズル４１０では、ふたつの吐水孔４１１のうちの一方の吐水孔４１１は、ビデ洗浄用の吐水孔であり、他方の吐水孔４１１は、おしり洗浄用の吐水孔である。なお、本願明細書において「水」という場合には、冷水のみならず、加熱されたお湯も含むものとする。

図２は、本実施形態にかかる衛生洗浄装置の要部構成を表す概念模式図である。
また、図３は、本実施形態のノズルから吐水された洗浄水の状態の概略を表す概念模式図である。

本実施形態のノズル４１０は、図１に関して前述したように、便座２００に座った使用者の人体局部に向けて吐水孔４１１から洗浄水５００を噴射することができる。このとき、洗浄水５００は、図２に表したように、中央部に中空部分を有する液膜として中空円錐状に吐水孔４１１から吐水される。つまり、本実施形態にかかる衛生洗浄装置１００は、ノズル４１０の吐水孔４１１から中空円錐状に洗浄水を吐水する吐水手段４０１を備える。以下、説明の便宜上、このように中空円錐状に吐水された洗浄水を「中空円錐状吐水」と称する。

中空円錐状吐水５１０の中空部分では、液膜の流れに追随して中空円錐状吐水５１０の中空部分から外側へ排出される空気量が多くなる。一方で、中空円錐状吐水５１０の中空部分に入る空気の通り道は、中空円錐状吐水５１０の液膜によって遮られるため、中空円錐状吐水５１０の中空部分から外側へ排出される空気の中央部に限られることになる。そのため、中空円錐状吐水５１０の中空部分に入ってくる空気量が少なくなり、中空円錐状吐水５１０の中空部分では、外気と比べて圧力が低くなった負圧状態が発生している。

本実施形態にかかる衛生洗浄装置１００は、中空円錐状吐水５１０が人体局部に着水する前に、中空円錐状吐水５１０の中空部分を充填するように中空円錐状吐水５１０の液膜を破砕する破砕手段を備える。つまり、破砕手段は、詳細については後述するが、図２に表したように、中空円錐状吐水５１０の液膜を破砕することにより粒化された水流（以下、説明の便宜上、「粒化水流」と称する）を生成する。そして、液膜の進行方向に進行する粒化水流５２０の一部は、中空円錐状吐水５１０の中空部分に発生した負圧によって、その中空部分に流れ込む。これにより、破砕手段は、その粒化水流５２０により中空円錐状吐水５１０の中空部分を充填することができる。

すなわち、図２においては、ノズル４１０から噴射された洗浄水５００は、まず中空円錐状吐水５１０として吐水孔４１１から吐水され、粒化水流５２０により中空部分を充填された状態で便座２００に座った使用者の人体局部のより広い範囲に着水できる。

図２に表したように、本実施形態にかかる衛生洗浄装置１００は、吐水手段４０１よりも下流側であってノズル４１０の吐水孔４１１よりも上流側に設けられた液膜厚さ拡大手段４０２を備える。この液膜厚さ拡大手段４０２は、中空円錐状吐水５１０の液膜の厚さを拡大させる。より具体的に説明すると、液膜厚さ拡大手段４０２は、ノズル４１０の吐水孔４１１から吐水された中空円錐状吐水５１０の液膜の厚さＤ２を、吐水手段４０１から吐水された中空円錐状吐水の液膜の厚さＤ１よりも厚くすることができる。そのため、中空円錐状吐水５１０の液膜を破砕することにより生成された粒化水流５２０の径は、例えば約１ｍｍ（ミリメートル）程度であり、径が例えば約１０〜１００μｍ（ミクロン）程度の霧と比較すると大きい。

図３（ａ）および図３（ｂ）に表したように、ノズル４１０から噴射された洗浄水５００は、第１の吐水５０１と、第２の吐水５０２と、を有する。つまり、ノズル４１０は、第１の吐水５０１と、第２の吐水５０２と、を結果的に吐水する形となっている。第１の吐水５０１と第２の吐水５０２は、ノズル４１０から交互に吐水される。このとき、ノズル４１０に供給される水の流量が一定であれば、吐水孔４１１から吐水されるときの第１の吐水５０１の流速は、吐水孔４１１から吐水されるときの第２の吐水５０２の流速と略同一である。

図３（ａ）に表したように、第１の吐水５０１は、第１の中空円錐状吐水５１１として吐水孔４１１から吐水され、着水する前に破砕されて第１の粒化水流５２１となる。そして、複数の第１の粒化水流５２１は、第１の水流群５２１ａを形成する。
図３（ｂ）に表したように、第１の中空円錐状吐水５１１は、破砕され粒化水流５２１を生成すると、第２の中空円錐状吐水５１２へと遷移する。液膜の長さが短い第２の中空円錐状吐水５１２は、液膜の破砕現象の起こりにくい比較的安定状態にある。そしてノズル４１０に水が一定流量で供給され、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜が液膜厚さ拡大手段４０２により成長して長くなることで、第２の中空円錐状吐水５１２は、再び、第１の中空円錐状吐水５１１へ遷移する。ここで、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜の少なくとも一部は、液膜が成長する際に第２の中空円錐状吐水５１２から離散して第２の粒化水流５２２となる。そして、複数の第２の粒化水流５２２は、第２の水流群５２２ａを形成する。
つまり、中空円錐状吐水５１０は、第１の中空円錐状吐水５１１と、第２の中空円錐状吐水５１２と、を含む。粒化水流５２０は、第１の粒化水流５２１と、第２の粒化水流５２２と、を含む。第１の水流群５２１ａと、第２の水流群５２２ａと、は、交互に吐水される。このとき、ノズル４１０に供給される水の流量が一定であれば、第１の水流群５２１ａの流速は、第２の水流群５２２ａの流速と略同一である。そのため、第１の水流群５２１ａと、第２の水流群５２２ａと、は、人体局部に交互に着水する。

第１の中空円錐状吐水５１１の液膜の厚さは、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜の厚さよりも厚い。また、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜の長さは、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜の長さよりも長い。つまり、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜は、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜と比較して、より厚くなった状態およびより長くなった状態で破砕され第１の粒化水流５２１となる。そのため、第１の粒化水流５２１は、第２の粒化水流５２２と比較すると、より大きい粒径（液滴径）を有する。

一方、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜の厚さは、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜の厚さよりも薄い。また、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜の長さは、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜の長さよりも短い。そして、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜の少なくとも一部は、液膜が成長する際に第２の中空円錐状吐水５１２から離散して第２の粒化水流５２２となる。そのため、第２の粒化水流５２２は、第１の粒化水流５２１と比較すると、より小さい粒径を有する。

また、後に詳述するように、第１の粒化水流５２１が着水位置（人体局部）に着水するときの液滴の数は、第２の粒化水流５２２が着水位置に着水するときの液滴の数よりも多い。さらに、前述したように、第１の粒化水流５２１の粒径は、第２の粒化水流５２２の粒径よりも大きい。そのため、第１の水流群５２１ａが人体局部に着水する水量は、第２の水流群５２２ａが人体局部に着水する水量よりも多い。これにより、第１の水流群５２１ａは、第２の水流群５２２ａと比較すると、より大きい水量感を与えることができ、また、おしり洗浄に求められる水量感を与えることができる。
ここで、本願明細書において「量感」とは、たっぷりとした水量による太い水流が肌表面に着水する時の皮膚感覚であり、あるいは、多い流量で汚れを洗い流す感覚をいうものとする。物理的な吐水量が減少しても、人体の肌表面部位に点在する感覚器官への吐水による作用効果が同じであれば、同じ「量感」があるものとされている。

また、前述したように、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜は、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜と比較して、より長くなった状態で破砕される。そのため、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜は、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜と比較して、より広がった状態で破砕される。そのため、第１の水流群５２１ａが人体局部に着水する範囲は、第２の水流群５２２ａが人体局部に着水する範囲よりも広い。これにより、第１の水流群５２１ａは、第２の水流群５２２ａと比較すると、人体局部の広範囲で水量感を感じさせることができ、また、おしり洗浄に求められる水量感を与えることができる。

本実施形態にかかる衛生洗浄装置１００では、洗浄水は、吐水手段４０１および吐水孔４１１へ一定流量で供給されている。そのため、例えば吐水手段４０１へと供給する水量に時間的増減を付与する脈動発生手段などの特別な装置を用いることなく、おしり洗浄に求められる水量感を与えることができる。なお、吐水手段４０１および吐水孔４１１へ供給される洗浄水の流量は、例えば約２００ミリリットル／分（ｍｌ／ｍｉｎ）である。

本実施形態によれば、互いに粒径の異なる第１の水流群５２１ａおよび第２の水流群５２２ａが交互に且つ略同一速度で吐水される。そのため、使用者の体型や便座２００への着座位置にかかわらず、あるいは吐水孔４１１と人体局部との間の距離にかかわらず、略同一で且つ高い洗浄力および洗浄感（水量感）を実現することができる。また、脈動発生手段などの特別な装置が設けられていることはなく、吐水孔４１１から吐水される洗浄水の流速は略同一であるが、着水力の異なる水流群が交互に吐水されるため、人体局部は疑似的な脈動を感じる。そのため、より簡単な構造で快適なおしり洗浄を実現することができる。

次に、本実施形態のノズル４１０の具体例について、図面を参照しつつ説明する。
図４は、本実施形態のノズルの具体例を例示する断面模式図である。
また、図５は、本具体例のノズル本体を例示する平面模式図である。
また、図６は、第１の比較例のノズルを例示する断面模式図である。
また、図７は、第１の比較例のノズル本体を例示する平面模式図である。
また、図８は、第２の比較例のノズルを例示する断面模式図である。
また、図９は、本具体例、第１の比較例、および第２の比較例のノズルの各寸法をまとめた比較表である。
また、図１０は、ノズルから吐水された洗浄水の状態の一例を例示する写真図である。

なお、図４は、図１に表した切断面Ａ−Ａにおける断面模式図である。
また、図６および図８は、図１に表した切断面Ａ−Ａにおける断面模式図に相当する。 また、図１０（ａ）は、本具体例のノズルから吐水され洗浄水の状態の一例を例示する写真図である。図１０（ｂ）は、第１の比較例のノズルから吐水され洗浄水の状態の一例を例示する写真図である。図１０（ｃ）は、第２の比較例のノズルから吐水され洗浄水の状態の一例を例示する写真図である。

図４に表したように、本具体例のノズル４１０は、ノズル本体（吐水手段）４２０と、スロート（液膜厚さ拡大手段および破砕手段）４３０と、を有する。ノズル本体４２０の内部には、図示しない水源から供給された洗浄水が通過するノズル本体流路４２１と、旋回流を生成可能な旋回室４２３と、旋回室４２３からの洗浄水をスロート４３０へ導く連通路（オリフィス）４２５と、が設けられている。また、旋回室４２３の中央部には、より安定した旋回力の旋回流を生成する突設部４２４が設けられている。

旋回室４２３は、底部においてより大きな径を有する大径部内周壁４２３ｅと、連通路４２５へ向かうにつれて収縮した径を有する傾斜内周壁４２３ｆと、により形成され、中空室とされている。そして、傾斜内周壁４２３ｆは、その一端において連通路４２５に接続されている。一方、ノズル本体流路４２１は、旋回室４２３に偏心して接続されている。より具体的には、ノズル本体流路４２１は、旋回室４２３の大径部内周壁４２３ｅの接線方向に接続されている。

スロート４３０は、筒状に形成された部分を有する。そして、スロート４３０の内部には、ノズル本体４２０の連通路４２５から吐水された洗浄水が通過するスロート流路４３１が設けられている。そして、スロート流路４３１の一端には、スロート流路４３１を通過した洗浄水をスロート４３０の外部へ吐水する吐水孔４３３が形成されている。図４に表した吐水孔４３３は、図１および図２に表した吐水孔４１１に相当する。吐水孔４３３の近傍のスロート流路４３１には、吐水孔４３３へ向かうにつれて流路が拡大するテーパ部４３２が形成されている。

図５および図９に表したように、本具体例の連通路４２５の径（オリフィス径）Ｄ３は、約０．９５ミリメートル（ｍｍ）程度である。また、ノズル本体流路４２１と旋回室４２３との接続口（旋回流入口）４２２の幅（旋回流入幅）Ｄ４は、約０．５ｍｍ程度である。また、テーパ部４３２を含むスロート流路４３１の長さ（スロート流路長）Ｄ５は、約３ｍｍ程度である。また、図４に表した断面模式図において、テーパ部４３２の内壁とスロート流路４３１の内壁とのなす角度（テーパ角度）θ１は、約０°〜１０°程度である。つまり、本具体例においては、テーパ部４３２は、必ずしも設けられていなくともよい（テーパ角度θ１＝０°）。

図示しない水源から洗浄水がノズル４１０へ供給されると、その洗浄水は、ノズル本体流路４２１を通過して旋回室４２３へ流入する。ここで、ノズル本体流路４２１は、旋回室４２３の大径部内周壁４２３ｅの接線方向に接続されているため、旋回室４２３へ流入した洗浄水は、大径部内周壁４２３ｅおよび傾斜内周壁４２３ｆに沿って旋回する。そして、旋回室４２３において旋回した洗浄水は、旋回力を維持しつつ連通路４２５を通過し、連通路４２５の一端（吐水口）からスロート４３０のスロート流路４３１内へ吐水される。このとき、ノズル本体４２０から吐水された洗浄水は、旋回力を維持しているため、中央部に中空部分を有する液膜として中空円錐状に吐水される。

そして、ノズル本体４２０から中空円錐状に吐水された洗浄水は、スロート流路４３１の内壁で受け止められる。続いて、スロート流路４３１に流入した洗浄水は、旋回力を維持しつつスロート流路４３１の内壁に沿って流れ、吐水孔４３３へ導かれる。すなわち、スロート流路４３１を通過する洗浄水は、スロート流路４３１の内壁に付着するように流れる。そのため、スロート流路４３１を流れる洗浄水は、スロート流路４３１の内壁から摩擦力による抵抗を受け、その洗浄水の流速は、吐水孔４３３へ向かうにつれて遅くなる。これにより、図４に表したように、吐水孔４３３の近傍の液膜の厚さは、ノズル本体４２０から吐水されたときの液膜の厚さ、あるいはスロート流路４３１に流入した直後の液膜の厚さよりも厚い。あるいは、吐水孔４３３から吐水された中空円錐状吐水５１０の液膜の厚さＤ２は、ノズル本体４２０から吐水された中空円錐状吐水の液膜の厚さＤ１よりも厚い。つまり、本具体例では、ノズル本体４２０は、図２に関して前述した吐水手段４０１として機能する。

さらに、スロート流路４３１を流れる洗浄水の流速は、スロート流路４３１の内壁の近傍すなわち境界層よりもスロート流路４３１の中心部の方が速い。つまり、スロート４３０は、スロート流路４３１の内壁の近傍を流れる洗浄水の流速と、スロート流路４３１の内壁の近傍よりも中心部の側を流れる洗浄水の流速と、を異ならせることができる。言い換えれば、スロート４３０は、洗浄水の液膜の外側（スロート流路４３１の内壁の側）の流れと、洗浄水の液膜の内側（スロート流路４３１の中心部の側）の流れと、の間において速度差をつけることができる。これは、液膜の外側（スロート流路４３１の内壁の側）の洗浄水が、液膜の内側（スロート流路４３１の中心部の側）の洗浄水よりも大きな摩擦力をスロート流路４３１の内壁から受けることにより、内側の洗浄水よりも減速するためである。

そのため、スロート流路４３１を流れる洗浄水の内部には、図４に表した矢印Ａ１のように、液膜を横断する方向に渦流が発生する。また、吐水孔４３３の近傍におけるスロート流路４３１には、吐水孔４３３へ向かうにつれて流路が拡大するテーパ部４３２が形成されているため、吐水孔４３３から吐水される洗浄水は、テーパ部４３２に沿って流れる。そのため、吐水孔４３３から吐水される洗浄水の内部には、液膜を横断する方向に渦流がより発生しやすい。

そうすると、図４および図１０（ａ）に表したように、吐水孔４３３から吐水された洗浄水は、中央部に中空部分を有する液膜として、すなわち中空円錐状吐水５１０として吐水されるが、吐水孔４３３からある程度離間した位置において粒化水流５２０へ遷移する。より具体的には、吐水孔４３３から吐水された中空円錐状吐水５１０の内部には、液膜を横断する方向に渦流が発生しているため、吐水孔４３３からある程度離間した位置において、隣接する渦流同士の間に亀裂が生ずる。そうすると、吐水孔４３３から吐水された中空円錐状吐水５１０は、図４に表したように、吐水孔４３３からある程度離間した位置において破砕される。このようにして、吐水孔４３３から吐水された中空円錐状吐水５１０は、粒化水流５２０へ遷移する。つまり、本具体例のスロート４３０は、液膜厚さ拡大手段４０２として機能するとともに、破砕手段としても機能する。

但し、中空円錐状吐水５１０から粒化水流５２０への遷移に関する以上の説明は、吐水孔４３３から吐水された中空円錐状吐水５１０の液膜がある程度長くなるまで成長したときのものである。したがって、例えば図３（ｂ）に関して前述したように、第１の中空円錐状吐水５１１が破砕された後に形成される第２の中空円錐状吐水５１２は、必ずしも粒化水流５２０へ遷移するというわけではない。

また、破砕手段は、スロート４３０に限定されるわけではない。例えば、破砕手段は、液流や気流などを生成可能な図示しない流体噴射装置を有していてもよい。図示しない流体噴射装置は、液流や気流を図示しない噴射孔から噴射し、吐水孔４３３から吐水された中空円錐状吐水５１０に衝突させることができる。このようにして、吐水孔４３３から吐水された中空円錐状吐水５１０は、噴射孔から噴射された液流や気流により破砕され、粒化水流５２０へ遷移してもよい。

次に、図６および図７を参照しつつ、第１の比較例のノズル４１０ａについて説明する。
第１の比較例のノズル４１０ａは、ノズル本体４２０ａと、スロート４３０ａと、を有する。第１の比較例のノズル４１０ａよりも上流には、ノズル４１０ａから吐水される洗浄水に脈動を付与する図示しない脈動発生手段が設けられている。ここで、本願明細書において「脈動」とは、脈動発生手段により生ずる圧力の変動のことである。ノズル本体４２０ａおよびスロート４３０ａが有する構造は、各要素の寸法などを除き、図４および図５に関して前述したノズル４１０のノズル本体４２０およびスロート４３０が有する構造と同様である。

図７および図９に表したように、第１の比較例のオリフィス径Ｄ６は、約１．４ｍｍ程度である。また、第１の比較例の旋回流入幅Ｄ７は、約１．５ｍｍ程度である。また、第１の比較例のスロート流路長Ｄ８は、約６ｍｍ程度である。また、第１の比較例のテーパ角度θ２は、約２０°程度である。
また、第１の比較例のノズル４１０ａにおいて、ノズル本体４２０ａおよび吐水孔４３３へ供給される洗浄水の流量は、例えば約４３０ｍｌ／ｍｉｎである。

図１０（ｂ）に表したように、図示しない水源から洗浄水がノズル４１０ａへ供給されると、その洗浄水は、図４に関して前述した洗浄水の吐水形態と同様に、吐水孔４３３から中空円錐状吐水５１０として吐水された後、粒化水流５２０へ遷移する。

第１の比較例によれば、脈動発生手段を用いて洗浄水に脈動を与えることにより、より大きな径を有する粒化水流５２０を生成し、人体局部における着水力をより高めることができる。

ここで、本願明細書において、「着水力」とは、洗浄水５００の着水流速、着水水量、着水圧力の少なくともいずれかを意味し、また、単位時間当たりの単位面積あたりの洗浄水が有する運動量であり、汚れを落としたり、剥いだり、浮かせたりする力をいう。また、「着水流速」とは、着水部あるいは吐水孔４１１、４３３から所定の距離だけ離れた位置における洗浄水５００の流速をいう。また、「着水圧力」とは、着水部あるいは吐水孔４１１、４３３から所定の距離だけ離れた位置における単位面積あたりの運動量であり、汚れを落としたり、剥いだり、浮かせたりする力をいう。また、「着水水量」とは、着水部あるいは吐水孔４１１、４３３から所定の距離だけ離れた位置において単位時間あたりに着水する水量であり、汚れを洗い流す力をいう。

しかし、第１の比較例では、より大きな径を有する粒化水流５２０により個々の液滴の着水力を高めている一方で、おしり洗浄に求められる水量感を得るためには洗浄水量を上げる必要がある。洗浄水量を上げると、昨今の節水の観点においては改善の余地がある。

次に、図８を参照しつつ、第２の比較例のノズル４１０ｂについて説明する。
第２の比較例のノズル４１０ｂは、ノズル本体４２０ｂと、スロート４３０ｂと、を有する。ノズル本体４２０ｂおよびスロート４３０ｂが有する構造は、各要素の寸法などを除き、図４および図５に関して前述したノズル４１０のノズル本体４２０およびスロート４３０が有する構造と同様である。

図８および図９に表したように、第２の比較例のスロート流路長Ｄ９は、約６ｍｍ程度である。また、第２の比較例のテーパ角度θ３は、約１５°程度である。第２の比較例のオリフィス径および旋回流入幅は、図４および図５に関して前述した具体例のオリフィス径Ｄ３および旋回流入幅Ｄ４とそれぞれ同様である。
また、第２の比較例のノズル４１０ｂにおいて、ノズル本体４２０ｂおよび吐水孔４３３へ供給される洗浄水の流量は、例えば約２００ｍｌ／ｍｉｎである。

図１０（ｃ）に表したように、図示しない水源からノズル４１０ｂへ供給された洗浄水が形成する中空円錐状吐水の液膜の長さは、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に表した中空円錐状吐水の液膜の長さよりも短い。あるいは、水源からノズル４１０ｂへ供給された洗浄水は、中空円錐状吐水の液膜を形成しないことがある。そして、吐水孔４３３から吐水された洗浄水は、間もなく粒化水流５２０となる。そのため、液膜の微粒化が不安定となり、洗浄水の飛び散りが増大している。

これに対して、本具体例のノズル４１０では、ノズル本体４２０ｂおよび吐水孔４３３へ供給される洗浄水の流量が第１の比較例における流量よりも少ない一方で、オリフィス径Ｄ３を第１の比較例のオリフィス径Ｄ６よりも小さい径に設定している。そのため、本具体例のノズル４１０では、第１の比較例と比較して流量が少ないにもかかわらず、吐水孔４３３から吐水される洗浄水の直進速度の低下を抑えることができる。これにより、人体局部における着水力を確保することができる。

また、本具体例のノズル４１０では、旋回流入幅Ｄ４を第１の比較例の旋回流入幅Ｄ７よりも小さい幅に設定している。そのため、本具体例のノズル４１０では、第１の比較例と比較して流量が少ないにもかかわらず、旋回室４２３の内部における洗浄水の旋回速度の低下を抑えることができる。さらに、本具体例のノズル４１０では、テーパ角度θ１を第１の比較例のテーパ角度θ２以下の角度に設定し、スロート流路長Ｄ５を第１の比較例および第２の比較例のスロート流路長Ｄ８、Ｄ９よりも短い流路長に設定している。これにより、第１の比較例と比較して流量が少ないにもかかわらず、時間的に安定した中空円錐状吐水が形成される。その結果、洗浄水の吐水範囲あるいは吐水分布を制御し、洗浄水の飛び散りを抑えることができる。

図１１は、着水面に衝突する液滴の数の変動量の一例を例示するグラフ図である。
なお、図１１（ａ）は、本実施形態にかかる衛生洗浄装置における着水面に衝突する液滴の数の変動量の一例を例示するグラフ図である。図１１（ｂ）は、比較例にかかる衛生洗浄装置における着水面に衝突する液滴の数の変動量の一例を例示するグラフ図である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）に表したグラフ図の縦軸は、着水面に衝突する液滴の数を表している。図１１（ａ）および図１１（ｂ）に表したグラフ図の横軸は、時間を表している。

本発明者は、着水面に衝突する液滴の数の検討を行った。例えば、本発明者は、便座２００に座った使用者の人体局部に相当する位置に受け皿を設置し、その受け皿の表面（着水面）に着水する液滴（粒化水流）の数をカウントした。ノズル４１０から吐水される洗浄水に脈動を付与しない場合において、着水面に衝突する液滴の数の変動量は、図１１（ａ）に表した如くである。一方、ノズル４１０から吐水される洗浄水に脈動を付与した場合において、着水面に衝突する液滴の数の変動量は、図１１（ｂ）に表した如くである。

本願明細書において「液滴の数」とは、第１の水流群５２１ａが有する第１の粒化水流５２１の数、あるいは第２の水流群５２２ａが有する第２の粒化水流５２２の数をいうものとする。

ノズル４１０から吐水される洗浄水に脈動を付与する場合には、第１の粒化水流５２１は、第１の中空円錐状吐水５１１として吐水孔４１１から吐水された第１の吐水５０１が着水する前に破砕されることで形成される。これと同様に、第２の粒化水流５２２は、第２の中空円錐状吐水５１２として吐水孔４１１から吐水された第２の吐水５０２が着水する前に破砕されることで形成される。つまり、第１の粒化水流５２１および第２の粒化水流５２２は、液膜が破砕されることにより形成される。
一方で、ノズル４１０から吐水される洗浄水に脈動を付与しない場合において、第１の粒化水流５２１および第２の粒化水流５２２が形成される過程は、図３（ａ）および図３（ｂ）に関して前述した如くである。

図１１（ｂ）に表したグラフ図のように、ノズル４１０から吐水される洗浄水に脈動を付与する場合には、着水面に衝突する液滴の数は、周期的に変動する。このときの液滴の数の変動の周期は、約１４ミリ秒（ｍｓ）である。つまり、このときの液滴の数の変動の周波数は、約７１．４ヘルツ（Ｈｚ）である。着水する液滴の数が相対的に多いタイミング（例えば時間ｔ１１）では、より大きい粒径を有する第１の粒化水流５２１が着水している。一方で、着水する液滴の数が相対的に少ないタイミング（例えば時間ｔ１３）では、より小さい粒径を有する第２の粒化水流５２２が着水している。

本発明者が得た知見によれば、人体の肌表面部位に衝突した洗浄水によって、人体の肌表面部位が振動する。このとき、人体の肌表面部位の振幅の大きさのみならず、振動周波数によっても衛生洗浄装置の使用者が感じるたっぷり感（量感）に差違が生じる。人体の肌表面部位の振幅の大きさが同一の場合、振動周波数が約１５０Ｈｚ以下であればより高い量感を得ることができる。さらには、振動周波数が約５０Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲内であれば、より高い量感を得ることができると同時に、着水の断続感を感じることのない上質な使用感が得られる。前述したように、本比較例にかかる衛生洗浄装置における液滴の数の変動の周波数は、約７１．４Ｈｚである。そのため、本比較例にかかる衛生洗浄装置は、たっぷり感を与えることができる。

一方、図１１（ａ）に表したように、ノズル４１０から吐水される洗浄水に脈動を付与しない場合でも、着水面に衝突する液滴の数は、周期的に変動する。つまり、脈動発生手段などの特別な装置を用いることなく、吐水される洗浄水に脈動が発生している。このときの液滴の数の変動の周期は、約７ｍｓである。つまり、このときの液滴の数の変動の周波数は、約１４２．９Ｈｚであり、約７０Ｈｚ程度の倍数となっている。そのため、本具体例にかかる衛生洗浄装置は、脈動発生手段などの特別な装置を用いることなく、たっぷり感を与えることができる。

また、着水する液滴の数が相対的に多いタイミング（例えば時間ｔ１）では、より大きい粒径を有する第１の粒化水流５２１が着水している。一方で、着水する液滴の数が相対的に少ないタイミング（例えば時間ｔ３）では、液膜厚さ拡大手段４０２により液膜が成長して長くなる際に第２の中空円錐状吐水５１２から離散して形成された第２の粒化水流５２２が着水している。

このように、第１の粒化水流５２１を有する第１の水流群５２１ａが着水するときの液滴の数は、第２の粒化水流５２２を有する第２の水流群５２２ａが着水するときの液滴の数よりも多い。これにより、第１の水流群５２１ａが人体局部に着水する水量は、第２の水流群５２２ａが人体局部に着水する水量よりも多い。これにより、第１の水流群５２１ａは、第２の水流群５２２ａと比較すると、より大きい水量感を与えることができ、また、おしり洗浄に求められる水量感を与えることができる。

図１２および図１３は、本実施形態のノズルから吐水された洗浄水の状態を表す写真図である。
本発明者は、図１１に関して前述した周期（図１１（ａ）では約７ｍｓ）のうちの１／８周期ごとにノズル４１０から吐水された洗浄水の状態を撮影した。図１２（ａ）〜図１２（ｅ）および図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、それらの写真を時間経過の順に並べたものである。なお、図１２および図１３に表した縦方向の実線は、微粒化が活発となるときの液膜の長さを表している。

図１２（ａ）に表した状態では、中空円錐状吐水５１０の液膜は、比較的短くて安定している。そのため、液膜の微粒化は起こりにくい。これから、中空円錐状吐水５１０の液膜は、液膜厚さ拡大手段４０２により成長して長くなっていく。つまり、図１２（ａ）に表した状態では、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜が形成されている。

続いて、図１２（ｂ）に表した破線の囲み線内において、第２の粒化水流５２２が生成されている。すなわち、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜の少なくとも一部は、液膜が成長する際に第２の中空円錐状吐水５１２から離散して第２の粒化水流５２２となっている。

続いて、図１２（ｃ）および図１２（ｄ）に表したように、図１２（ｂ）の状態において生成された第２の粒化水流５２２（あるいは第２の水流群５２２ａ）は、着水位置へ向かって進行している。このとき、液膜の微粒化がまだ起こっていないため、液滴の空間占有率が低い状態となっている。本願明細書において「空間占有率」とは、単位時間当たりの単位体積当たりの液滴が占める体積の比率あるいは割合をいうものとする。
また、図１２（ｃ）および図１２（ｄ）に表した状態では、中空円錐状吐水５１０の液膜の長さは、徐々に伸長している。

続いて、図１２（ｅ）に表した状態では、中空円錐状吐水５１０の液膜は、液膜厚さ拡大手段４０２により成長して長くなり不安定となっている。つまり、図１２（ｅ）に表した状態では、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜が形成されている。そして、図１２（ｅ）に表した実線の囲み線内において、微粒化（破砕）が開始され第１の粒化水流５２１が生成されている。このとき、液膜の微粒化は、第１の中空円錐状吐水５１１の根元部分（吐水孔４３３に近い部分）の液膜を巻き込みつつ進行する。

これにより、図１３（ａ）に表したように、第１の中空円錐状吐水５１１は、液膜の微細化が進行すると、液膜の長さが短くなり第２の中空円錐状吐水５１２へ遷移する。続いて、図１３（ｂ）〜図１３（ｄ）に表したように、図１２（ｅ）において生成された第１の粒化水流５２１（あるいは第１の水流群５２１ａ）は、着水位置へ向かって進行している。

図１４および図１５は、比較例のノズルから吐水された洗浄水の状態を表す写真図である。
本比較例のノズルよりも上流には、脈動発生手段が設けられている。図１４および図１５に表した洗浄水の状態は、脈動発生手段を用いて脈動を付与された洗浄水がノズルから吐水されたものである。

本発明者は、脈動発生手段に印加した電圧の波形の１／８周期ごとにノズルから吐水された洗浄水の状態を撮影した。図１４（ａ）〜図１４（ｅ）および図１５（ａ）〜図１５（ｄ）は、それらの写真を時間経過の順に並べたものである。なお、図１４および図１５に表した２本の縦方向の実線は、微粒化が活発となるときの液膜の長さを表している。

図１４（ａ）に表した状態では、中空円錐状吐水５１０の液膜は、比較的薄い。そのため、中空円錐状吐水５１０の液膜は、吐水孔に比較的近い位置で破砕され、比較的小さい径を有する液滴へ遷移している。図１４（ａ）に表した矢印のように、中空円錐状吐水５１０の液膜の長さは、比較的短い。つまり、図１４（ａ）に表した状態では、第２の吐水５０２が生成されている。そして、図１４（ａ）に表した実線の囲み線内において、第２の中空円錐状吐水５１２の液膜が破砕され第２の粒化水流５２２へ遷移している。

続いて、図１４（ｂ）〜図１４（ｄ）に表したように、図１４（ａ）において生成された第２の粒化水流５２２（あるいは第２の水流群５２２ａ）は、着水位置へ向かって進行している。また、中空円錐状吐水５１０の液膜の長さが徐々に伸長している。

続いて、図１４（ｅ）に表した状態では、中空円錐状吐水５１０の液膜は、比較的厚い。そのため、中空円錐状吐水５１０の液膜は、吐水孔から比較的遠い位置で破砕され、比較的大きい径を有する液滴へ遷移している。図１４（ｅ）に表した矢印のように、中空円錐状吐水５１０の液膜の長さは、比較的長い。つまり、図１４（ｅ）に表した状態では、第１の吐水５０１が生成されている。そして、図１４（ｅ）に表した破線の囲み線内において、第１の中空円錐状吐水５１１の液膜が破砕され第１の粒化水流５２１へ遷移している。

続いて、図１５（ａ）〜図１５（ｄ）に表したように、第１の粒化水流５２１および第２の粒化水流５２２は、着水位置へ向かってさらに進行する。そして、ノズル４１０から吐水された洗浄水５００の状態は、図１４（ａ）に表した状態へ戻る。

以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、吐水手段４０１、液膜厚さ拡大手段４０２、および破砕手段などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などやノズル４１０、ノズル本体４２０、およびスロート４３０などの設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１００ 衛生洗浄装置、 ２００ 便座、 ３００ 便蓋、 ４００ ケーシング、 ４０１ 吐水手段、 ４０２ 液膜厚さ拡大手段、 ４０４ 着座検知センサ、 ４１０、４１０ａ、４１０ｂ ノズル、 ４１１ 吐水孔、 ４２０、４２０ａ、４２０ｂ ノズル本体、 ４２１ ノズル本体流路、 ４２２ 旋回流入口、 ４２３ 旋回室、 ４２３ｅ 大径部内周壁、 ４２３ｆ 傾斜内周壁、 ４２４ 突設部、 ４２５ 連通路、 ４３０、４３０ａ、４３０ｂ スロート、 ４３１ スロート流路、 ４３２ テーパ部、 ４３３ 吐水孔、 ５００ 洗浄水、 ５０１ 第１の吐水、 ５０２ 第２の吐水、 ５１０ 中空円錐状吐水、 ５１１ 第１の中空円錐状吐水、 ５１２ 第２の中空円錐状吐水、 ５２０ 粒化水流、 ５２１ 第１の粒化水流、 ５２１ａ 第１の水流群、 ５２２ 第２の粒化水流、 ５２２ａ 第２の水流群、 ８００ 便器、 ８０１ ボウル

Claims (4)

1. ノズルの吐水孔から人体局部へ向けて洗浄水を吐水しておしり洗浄をする衛生洗浄装置であって、
   前記人体局部に着水する際に液滴径が互いに異なる第１の水流群と第２の水流群とを有する洗浄水を前記吐水孔から吐水させる吐水手段を備え、
   前記洗浄水は、前記吐水手段および前記吐水孔へ一定流量で供給され、
   前記第１の水流群および前記第２の水流群は、同一流速で前記吐水孔から吐水され交互に前記人体局部に着水することを特徴とする衛生洗浄装置。
2. 前記吐水手段は、前記吐水孔から洗浄水を中空円錐状に吐水させ、
   前記吐水孔から前記中空円錐状に吐水された洗浄水が前記人体局部に着水する前に、前記中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜を破砕することにより粒化された水流を生成し、前記中空円錐状に吐水された洗浄水の中空部分に前記粒化された水流を流し込む破砕手段と、
   前記吐水手段よりも下流側であって前記吐水孔よりも上流側に設けられ、前記吐水手段から中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜の厚さよりも前記吐水孔から前記中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜の厚さを厚くする液膜厚さ拡大手段と、
   をさらに備え、
   前記第１の水流群は、前記破砕手段により生成され、
   前記第２の水流群は、前記中空円錐状に吐水された洗浄水の液膜が前記液膜厚さ拡大手段により成長する際に前記中空円錐状吐水から離散した洗浄水により生成され、前記第１の水流群の液滴径よりも小さい液滴径を有することを特徴とする請求項１記載の衛生洗浄装置。
3. 前記第１の水流群が前記人体局部に着水する水量は、前記第２の水流群が前記人体局部に着水する水量よりも多いことを特徴とする請求項２記載の衛生洗浄装置。
4. 前記第１の水流群が前記人体局部に着水する範囲は、前記第２の水流群が前記人体局部に着水する範囲よりも広いことを特徴とする請求項２または３に記載の衛生洗浄装置。